合計の分散は分散の合計に等しいですか?


62

(常に)

Var=1mバツ==1mVarバツ

3
以下の回答がその証拠です。直観は、単純なケースvar(x + y)で見ることができます。xとyが正の相関がある場合、両方が一緒に大きく/小さくなり、全体の変動が大きくなる傾向があります。それらが負の相関関係にある場合、それらは互いにキャンセルする傾向があり、全体の変動が減少します。
アサドエブラヒム

回答:


91

あなたの質問への答えは「時々ですが、一般的ではありません」です。

表示するには、これは聞かせてはランダム変数(有限分散)です。次に、X1,...,Xn

var(i=1nXi)=E([i=1nXi]2)[E(i=1nXi)]2

今すぐことに注意してくださいあなたはときに計算何をしているのか考えてみれば明らかである、1 +を+ N1 + + N手で。したがって、(i=1nai)2=i=1nj=1naiaj(a1+...+an)(a1+...+an

E([i=1nXi]2)=E(i=1nj=1nXiXj)=i=1nj=1nE(XiXj)

同様に、

[E(i=1nXi)]2=[i=1nE(Xi)]2=i=1nj=1nE(Xi)E(Xj)

そう

var=1nバツ==1nj=1nEバツバツjEバツEバツj==1nj=1ncovバツバツj

共分散の定義によって。

さて、合計の分散は分散の合計に等しいですか?

  • 変数が無相関の場合、yes:すなわち、i jの場合、v a r n i = 1 X i = n i = 1 n j = 1 c o vX iX jcovバツバツj=0j

    var=1nバツ==1nj=1ncovバツバツj==1ncovバツバツ==1nvarバツ
  • 変数が相関している場合は、一般的ではない:例えば、仮定 2つのランダム変数の分散とそれぞれσ 2及びC OのVX 1X 2= ρここで、0 < ρ < σ 2。次にv a rX 1 + X 2バツ1バツ2σ2covバツ1バツ2=ρ0<ρ<σ2、したがって、アイデンティティーは失敗します。varバツ1+バツ2=2σ2+ρ2σ2

  • それは特定の実施例が可能である:仮定有する共分散行列1 0.4 - 0.6 0.4 1 0.2 - 0.6 0.2 1次に、V RX 1 + X 2 + X 3= 3 = v a rX 1+ v a rX 2バツ1バツ2バツ3

    10.40.60.410.20.60.21
    varバツ1+バツ2+バツ3=3=varバツ1+varバツ2+varバツ3

したがって、変数が無相関の場合、合計の分散は分散の合計になりますが、一般的に逆は成り立ちません


covバツバツj=covバツjバツcovバツ1バツ2=covバツ2バツ3=0.3例の一部にすぎませんが、合計がなる2つの異なる数値に置き換えることができます。0.6covバツ1バツ2=acovバツ2バツ3=0.6a

41

ヴァール=1mバツ==1mヴァールバツ+2<jCovバツバツj

したがって、共分散の平均が 0

ヴァールバツ1=1バツ2=バツ1ヴァールバツ1+バツ2=ヴァール2バツ1=4


サンプルの分散については、ほとんど当てはまりません。
-DWin

1
バツ

15

マクロによって提供された証明の簡潔なバージョンを追加したかったので、何が起こっているかを簡単に確認できます。

ヴァールバツ=Covバツバツ

バツY

ヴァールバツ+Y=Covバツ+Yバツ+Y=Eバツ+Y2Eバツ+YEバツ+Y拡大することにより、=Eバツ2Eバツ2+EY2EY2+2EバツYEバツEY=ヴァールバツ+ヴァールY+2EバツYEバツEY
バツYEバツY=EバツEYヴァールバツ+Y=ヴァールバツ+ヴァールY

n


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